단풍에는 어떤 과학적 원리가?

녹색이었던 식물의 잎이 빨간색, 노란색, 갈색 등으로 변하는 ‘단풍’에는 어떠한 원리가 있을까? 단풍이 드는 것은 가을의 날씨가 크게 작용을 한다. 나뭇잎은 햇빛과 이산화탄소, 뿌리에서 빨아들이는 물을 통해 광합성 작용을 한다. 그러나 가을이 되면 기온이 떨어지고 공기가 건조해지면서 수분 부족을 겪게 되며, 또한 겨울에는 나무가 광합성을 하기 힘든 조건이기 때문에 잎을 떨어뜨릴 준비를 하게 된다. 이렇게 나무가 수분이 부족한 상황에 놓이게 되면 이러한 조건에서 살아남기 위하여 나무는 광합성 활동을 멈추게 된다. 이처럼 나무가 광합성 활동을 중단하게 되면 잎의 엽록소가 파괴되면서 녹색이 아닌 다른 색의 색소가 나타나게 되는 것이다. 이렇게 나뭇잎의 엽록소가 사라지면서 녹색보다 양이 적었던 다른 색소의 색이 나타나는 것이 ‘단풍’이다. 이때 노란 단풍 색은 ‘크산토필’이라는 물질에 영향을 받고 주황 단풍 색은 ‘카로틴’이란 물질에 영향을 받는다.

그럼 단풍의 색이 다양한 이유는 무엇일까?

단풍의 색은 일교차의 영향을 받는다. 낮에는 기온이 높아 잎에 당분이 쌓이지만 밤에는 나무의 활동량이 적어 당분을 많이 소비하지 않게 되는데 일교차가 큰 가을엔 잎에 많은 당분이 쌓이게 된다. 따라서 식물의 당분으로 만들어지는 붉은 색소 ‘안토시아닌’이 늘어나면서 나뭇잎이 더 붉어지는 것이다. 나무마다 다른 단풍 빛이 나타나는 이유는 이 안토시아닌의 함량에 차이가 있기 때문이다. 이런 단풍에 있는 과학적 원리를 생각하며 가족, 친구들과 함께 단풍 구경 가보는 것은 어떨까?

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=13기 이채원기자]